旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)的設(shè)計(jì)

1、沈陽航空航天大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)摘 要本課題主要是為滿足高空作業(yè)的需要而設(shè)計(jì)的一個(gè)能夠旋轉(zhuǎn)、提升的自動(dòng)化機(jī)器。本文簡(jiǎn)明的介紹了旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)的動(dòng)力性質(zhì)，羅列出幾個(gè)可行的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)其進(jìn)行分析、比較，而后從中確定一個(gè)最終的設(shè)計(jì)方案利用液壓技術(shù)來完成整個(gè)系統(tǒng)的提升和旋轉(zhuǎn)，用行程控制開關(guān)來限制機(jī)構(gòu)的極限提升高度，用節(jié)流閥來控制運(yùn)動(dòng)的速度。把主要的內(nèi)容放在了介紹系統(tǒng)的工作原理和控制方式以及對(duì)提升機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析、計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并完成最后的校核等方面：其中，提升機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)則包括對(duì)導(dǎo)軌、雙孔支撐、液壓推桿等零件的選材、計(jì)算和結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；而旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)主要傾向于對(duì)軸和軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度的校核。本次設(shè)計(jì)

2、所選用的標(biāo)準(zhǔn)和符號(hào)均采用了最新的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在滿足設(shè)計(jì)參數(shù)的前提下，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造經(jīng)濟(jì)、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)，能夠廣泛應(yīng)用于工業(yè)安裝、設(shè)備檢修、機(jī)場(chǎng)等場(chǎng)合。關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)；升降；傳動(dòng)；控制I沈陽航空航天大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄1 旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案11.1旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)設(shè)計(jì)方案的比較及確定21.2參數(shù)的計(jì)算52升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)62.1旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)及剪叉板的設(shè)計(jì)62.1.1旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)62.1.2剪叉桿的設(shè)計(jì)82.2雙孔支承的設(shè)計(jì)92.2.1支承部件的材料選擇92.2.2支承件的靜剛度112.2.3提高支承件的接觸剛度112.3導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)122.3.1導(dǎo)軌的材料選擇122.3.2導(dǎo)軌的結(jié)

3、構(gòu)設(shè)計(jì)122.3.3導(dǎo)軌的防護(hù)與潤(rùn)滑132.3.4導(dǎo)軌的摩擦力142.4液壓元件的選擇152.4.1液壓泵的選擇152.4.2電動(dòng)機(jī)的選擇182.4.3提升機(jī)構(gòu)液壓缸的選擇192.4.4液壓推桿的設(shè)計(jì)222.4.5液壓元件的連接方式233旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)263.1軸的設(shè)計(jì)263.1.1軸的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則263.1.2軸的材料263.1.3軸的設(shè)計(jì)273.2軸承的選擇與潤(rùn)滑303.2.1軸承的選擇303.2.2軸承的潤(rùn)滑353.3旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)液壓缸的選擇363.4搖桿伸縮桿的設(shè)計(jì)363.4.1平面機(jī)構(gòu)的分類及發(fā)展363.4.2搖桿伸縮桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)363.5鍵的聯(lián)接373.5.1鍵的類型特點(diǎn)和應(yīng)用373.5.

4、2鍵的選擇和校核383.6聯(lián)接螺栓強(qiáng)度計(jì)算及其選用393.6.1連接導(dǎo)軌螺栓的選用393.6.2剪叉桿螺栓的選用403.6.3液壓推桿螺栓的選用403.6.4固定雙孔支撐螺栓的選用40結(jié)論42參考文獻(xiàn)43致 謝44III1 旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)廣泛的應(yīng)用于廠房維修、工業(yè)安裝、設(shè)備檢修、物業(yè)管理、倉(cāng)庫、航空、機(jī)場(chǎng)、港口、車站、加油站、體育場(chǎng)、博物館、展覽館等地方，結(jié)構(gòu)多以剪叉式居多，升降機(jī)寬大的平臺(tái)和較大的承載能力，使其在高空作業(yè)條件下具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，不但可以提高工作效率，而且能夠增強(qiáng)高空作業(yè)的安全性。傳動(dòng)的類型有多種，按照傳動(dòng)所采用的機(jī)件或工作介質(zhì)的不同可分為機(jī)械傳動(dòng)、電

5、氣傳動(dòng)和流體傳動(dòng)（液壓、氣壓傳動(dòng)）。機(jī)械傳動(dòng)是通過齒輪、齒條、渦輪、蝸桿、皮帶、鏈條、杠桿等機(jī)件傳遞動(dòng)力和進(jìn)行控制的一種傳動(dòng)形式。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)主要有以下四個(gè)部分組成： 能源裝置：把機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液壓能的裝置。最常見的形式是液壓泵，它給系統(tǒng)提供液壓油。執(zhí)行元件：把油液的液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能輸出的裝置。它可以是作直線運(yùn)動(dòng)的液壓缸、也可以是坐回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)液壓馬達(dá)?？刂圃簩?duì)系統(tǒng)中油液壓力、流量和流動(dòng)方向進(jìn)行控制或調(diào)節(jié)的裝置。如溢流閥、節(jié)流閥和換向閥等。輔助元件：保證系統(tǒng)正常工作所需的上述裝置以外的裝置。如油箱、過濾器等。與機(jī)械傳動(dòng)電氣相比，液壓傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）功率質(zhì)量比大。在同等功率下，液壓裝置的

6、體積小，質(zhì)量輕，即功率密度大。（2）工作穩(wěn)定。由于體積小、質(zhì)量輕、慣性小，因而啟動(dòng)、制動(dòng)迅速，變速、換向快速而無沖擊，液壓裝置運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。（3）無級(jí)調(diào)速。能在運(yùn)行過程中進(jìn)行無級(jí)調(diào)速，調(diào)速方便，調(diào)速范圍大。（4）自動(dòng)控制。與電氣、電子或氣動(dòng)控制相配合，對(duì)液體壓力、流量和方向進(jìn)行調(diào)節(jié)或控制，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程操縱和自動(dòng)控制。（5）過載保護(hù)。可以方便地用壓力閥來控制系統(tǒng)的壓力，從而防止過載，避免事故的發(fā)生。（6）元件壽命長(zhǎng)。液壓系統(tǒng)中使用的介質(zhì)大都為礦物油，它對(duì)液壓元件產(chǎn)生潤(rùn)滑作用，因而元件壽命較長(zhǎng)。（7）標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化。液壓元件標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化程度較高，有利于縮短液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造周

7、期，并可降低制造成本。液壓傳動(dòng)的缺點(diǎn)是：（1）易出現(xiàn)泄漏。液壓系統(tǒng)的油壓較高，液壓油容易通過密封或間隙產(chǎn)生泄漏，引起液壓介質(zhì)消耗，并引起環(huán)境污染。（2）傳動(dòng)效率低。液壓傳動(dòng)在能量傳遞過程中，常存在較多的能量損失，使傳動(dòng)效率變低。（3）傳動(dòng)比不準(zhǔn)確。由于傳動(dòng)介質(zhì)的可壓縮性、泄漏和管路彈性變形等因素的影響，液壓系統(tǒng)不能嚴(yán)格保證定比傳動(dòng)。（4）對(duì)溫度敏感。油液的黏度隨溫度而變，黏度變化引起流量、泄漏量和阻力變化，容易引起工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定。（5）制造成本高。為了減少泄漏，液壓元件的制造精度要求較高，從而提高了制造的成本。1.1旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)設(shè)計(jì)方案的比較及確定方案（1）：它的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)與塔吊的結(jié)構(gòu)相似，

8、采用電動(dòng)機(jī)與齒輪減速器相連的方式來實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的提升和旋轉(zhuǎn)。它的提升部分（如圖1.1）由驅(qū)動(dòng)裝置、傳動(dòng)裝置、制動(dòng)裝置和工作裝置四個(gè)部件所組成。驅(qū)動(dòng)裝置主要采用的是交流電動(dòng)機(jī)；傳動(dòng)裝置按機(jī)構(gòu)的需要，采用二級(jí)齒輪減速裝置來完成轉(zhuǎn)速與力矩的轉(zhuǎn)換；工作裝置由滾筒、滑輪組、吊鉤等組成，當(dāng)傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過鋼絲繩、滑輪組轉(zhuǎn)變?yōu)槠脚_(tái)的垂直往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；制動(dòng)裝置可控制平臺(tái)的下降速度或使其停止在空中的某一位置，不允許在重力作用下下落。回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的工作裝置（如圖1.2）為支撐回轉(zhuǎn)裝置上的嚙合齒輪。該機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：1.提升高度和工作幅度大，起重力矩大；2.工作速度高，具有良好的調(diào)速性；3.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且平臺(tái)上

9、的工作人員危險(xiǎn)系數(shù)大。 圖1.1提升機(jī)構(gòu)示意圖 圖1.2旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)示意圖1.電動(dòng)機(jī) 2.聯(lián)軸器 3.制動(dòng)器 4.二級(jí)齒輪減速器 5.滾筒6.滑輪組 7.吊鉤 8.平臺(tái) 9.齒輪 10.交叉回轉(zhuǎn)軸承方案（2）：該機(jī)構(gòu)的提升部分采用多節(jié)的液壓推桿（圖1.3），旋轉(zhuǎn)部分采用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)。它的能源裝置是液壓泵、執(zhí)行元件為液壓缸、控制元件采用了節(jié)流閥和換向閥。工作時(shí)，液壓推桿推動(dòng)平臺(tái)作垂直方向上的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，采用行程控制開關(guān)限制其行程；回轉(zhuǎn)時(shí)電機(jī)通過帶輪把動(dòng)力傳遞到減速器，減速器再把運(yùn)動(dòng)傳到蝸輪蝸桿，使其帶動(dòng)平臺(tái)旋轉(zhuǎn)。圖1.3 多節(jié)液壓推桿示意圖1.液壓缸 2.蝸桿 3.蝸輪 4.電機(jī) 5.減速器 6.

10、平臺(tái)該機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：1.垂直方向上可實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速；2.多節(jié)液壓缸的高度過高，不便于工作人員的上下和貨物的裝卸；3.回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)無法準(zhǔn)確的控制平臺(tái)的旋轉(zhuǎn)角度，且回轉(zhuǎn)無法自鎖。方案（3）：本機(jī)構(gòu)的提升部分采用液壓原理剪叉桿，回轉(zhuǎn)部分采用搖桿伸縮桿機(jī)構(gòu)（圖1.4），同樣利用液壓技術(shù)來完成旋轉(zhuǎn)工作。工作時(shí)，液壓推桿推動(dòng)平臺(tái)在垂直方向上的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，采用行程控制開關(guān)來限制其極限高度，利用電磁換向閥控制油路的方向，以達(dá)到控制旋轉(zhuǎn)方向和角度的目的，并用調(diào)速閥來控制旋轉(zhuǎn)的速度。圖1.4 剪叉桿、搖桿伸縮桿機(jī)構(gòu)示意圖該機(jī)構(gòu)具有以下特點(diǎn)：1.調(diào)速性好，借助于閥或泵、馬達(dá)等控制元件可以方便的進(jìn)行無級(jí)變速，且可以在

11、運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行調(diào)速；2.運(yùn)行平穩(wěn)可靠，液壓元件能自行潤(rùn)滑，使用壽命長(zhǎng)；3.易于實(shí)現(xiàn)過載保護(hù)，借助于溢流閥等液壓元件可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)過載保護(hù)；4.功率質(zhì)量比高；5.能夠保證垂直方向和旋轉(zhuǎn)方向上的自鎖和換向；6.節(jié)省空間。綜合考慮設(shè)計(jì)參數(shù)、制造成本、占用空間和實(shí)用性等因素，決定采用方案（3）。1.2參數(shù)的計(jì)算M=GF1F2F3M驅(qū)動(dòng)裝置的推力，KNG機(jī)構(gòu)本身重量，KNF1負(fù)載重量1.4噸F2機(jī)構(gòu)運(yùn)行所受摩擦阻力，摩擦系數(shù)f = 0.2，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第四版F3機(jī)構(gòu)的儲(chǔ)備能量，占負(fù)載重量的70%G=Mg=1.5×9.8=14.7KNF1=mg=1.4×9.8=13.72KN F2=0.

12、2 ×（GF1）=0.2 ×（14.713.72）=5.684KNF3=70%F1=70%×13.72=9.604KNM=GF1F2F3=14.713.725.6849.604=43.708KN2升降機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)及剪叉板的設(shè)計(jì)2.1.1旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的設(shè)計(jì)金屬結(jié)構(gòu)是升降臺(tái)重要組成部分之一，金屬結(jié)構(gòu)材料的選擇直接關(guān)系到升降機(jī)工作的安全性和經(jīng)濟(jì)性，升降機(jī)的頻繁升降受變化的動(dòng)載荷，因此要求金屬結(jié)構(gòu)的材料具有較高的強(qiáng)度和剛度穩(wěn)定性，且具有較好的時(shí)效性和防腐性。金屬結(jié)構(gòu)主要構(gòu)件所用的材料有普通碳素鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、普通低合金鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼，金屬結(jié)構(gòu)的支座常用鑄鋼

13、。碳素鋼材碳素結(jié)構(gòu)鋼是一種低碳鋼，其含碳量不超過0.22%，低合金鋼也是一種低碳鋼，它含有不超過2.5%的合金元素（錳、硅、銅、鉻、鎳、硼等）。用碳當(dāng)量來衡量鋼材的可焊性表明，Q235和15Mn的可焊性都是良好的。常用碳素結(jié)構(gòu)鋼的物理性能如下：彈性模量E=2.1×104MPa剪切彈性模量G=8.1×104線膨脹系數(shù)a=12×107容重r=7.85×104N/m扎制鋼材由鋼材扎制成的鋼板和型鋼是制造起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)最基本的元件。按國(guó)際GB70965規(guī)定，厚度為4.560mm，寬度1200×3000mm，長(zhǎng)度68mm，厚鋼板由Q235、15Mn、15

14、MnTi等材料扎成。1.鋼板的厚度 =4.56mm，其厚度間隔為0.5mm； =730mm，其厚度間隔為1mm； =3260mm，其厚度間隔為2mm；常用厚度為：5、6、8、10、12、14、16、18、20、22、25、28、30、32、36、40、46、50、60mm2.鋼板寬度間隔為0.5m，但寬度不得小于0.6m，長(zhǎng)度為100mm的倍數(shù)，但不得小于1.2m3.標(biāo)記方法：例如厚20mm，寬1000mm，長(zhǎng)8000mm的熱扎厚鋼板，其表示方法為20×1000×9000選材原則：（1）金屬結(jié)構(gòu)的類型：一般輕型架結(jié)構(gòu)多選用碳素結(jié)構(gòu)鋼扎成的型鋼，最小角鋼不得小于45×

15、;45×5，重型架結(jié)構(gòu)可考慮采用低合金鋼，板梁結(jié)構(gòu)多選用碳素結(jié)構(gòu)鋼材扎制成的板材，鋼板的厚度不宜小于6mm，如有特種防腐涂層時(shí)，可不小于5mm，對(duì)特種用途的起重機(jī)結(jié)構(gòu)，如受到重量的限制及構(gòu)造上的要求不得不減薄厚度時(shí)，考慮到焊接工藝，亦不可小于4mm。（2）金屬結(jié)構(gòu)的載荷性質(zhì)承受動(dòng)力載荷的結(jié)構(gòu)為工作類型級(jí)別較高（A5級(jí)以上）的結(jié)構(gòu)，宜選用疲勞強(qiáng)度較高的鎮(zhèn)靜鋼材，而不應(yīng)選用低合金鋼作為受力構(gòu)件，更不要用鋁合金，因鋁合金雖輕，但疲勞強(qiáng)度很低。（3）金屬結(jié)構(gòu)的工作溫度對(duì)低溫下工作的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)選用低溫敏感性低、沖擊韌性較高的材料，如平爐鎮(zhèn)靜鋼Q235或低合金鋼15Mn，而不能采用沸騰鋼或

16、半鎮(zhèn)靜鋼。（4）金屬結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境對(duì)于露天工作且有腐蝕性介質(zhì)的起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)，應(yīng)選用具有防腐性能的材料，如16MnCu或C類鋼。設(shè)計(jì)起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)提倡多用高強(qiáng)度低合金鋼，但不能不分受力大小而一律采用。只有當(dāng)結(jié)構(gòu)桿件或構(gòu)件的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定三大問題中，強(qiáng)度是決定因素時(shí)，選用低合金鋼才能達(dá)到節(jié)省材料，減輕自重的目的。綜上所述，本設(shè)計(jì)中升降臺(tái)（如圖2.1）的底座采用20mm的厚鋼板，由于升降臺(tái)的載荷較大，所以在底部加上角鋼作為板筋，材料是Q235鋼，這種鋼在制作過程中，由于放入的脫氧劑很少，在結(jié)晶過程中，鋼水沸騰需要不停的攪拌使鋼能夠高質(zhì)量的凝固。Q235滿足抗壓強(qiáng)度在235MPa時(shí)提升。因此，工作

17、臺(tái)的材料是Q235，護(hù)欄是建筑用的普通鋼管。圖2.1升降臺(tái)平臺(tái)2.1.2剪叉桿的設(shè)計(jì)剪叉桿（如圖2.2）是升降臺(tái)的重要組成結(jié)構(gòu)。此設(shè)計(jì)采用12mm厚的Q235鋼板焊接而成，Q235具有良好的塑性、韌性和焊接性能、冷沖壓性能，以及一定的強(qiáng)度、好的冷彎性能，廣泛應(yīng)用于一般要求的零件和焊接結(jié)構(gòu)，如受力不太大的拉桿、連桿、銷、軸、螺釘、支架、建筑結(jié)構(gòu)、橋梁等。機(jī)構(gòu)采用了空心的結(jié)構(gòu)，這樣不僅減輕了機(jī)構(gòu)本身的重量，而且提高了系統(tǒng)的剛度，增加了升降臺(tái)的承載能力，由于采用了雙孔支撐，故在剪叉桿的鉸接處需要特殊處理，不僅保證了機(jī)構(gòu)的剛度，而且使其收放自如。圖2.2 剪叉桿剪叉桿強(qiáng)度的校核：當(dāng)剪叉桿為水平位置時(shí)所

18、受的載荷最大，因此只要在該位置時(shí)的強(qiáng)度符合要求，剪叉桿的強(qiáng)度就滿足要求。查機(jī)械工程材料手冊(cè)第二版，B=375500MPa。F= =3642.3NS=100×8476×60=3840mm2B=0.95MPa BM驅(qū)動(dòng)裝置的推力，M=43708Nn剪叉桿的數(shù)量，n=12F每個(gè)剪叉桿受的力，NS剪叉桿的截面積，mm2B剪叉桿的抗壓強(qiáng)度，MPa所以剪叉桿的強(qiáng)度滿足要求。剪叉桿長(zhǎng)度的校核：設(shè)計(jì)要求的高度為4500mm，可實(shí)際需要剪叉上升的高度為1500mm，剪叉桿的有效長(zhǎng)度為2152mm，因此可以滿足提升高度的要求。2.2雙孔支承的設(shè)計(jì)2.2.1支承部件的材料選擇應(yīng)根據(jù)機(jī)械系統(tǒng)支承件

19、的功能要求來選擇它的材料，當(dāng)導(dǎo)軌與支承件做成一體時(shí)，按導(dǎo)軌的要求來選擇材料；當(dāng)采用鑲裝導(dǎo)軌或支承件上無導(dǎo)軌時(shí)，則僅按支承件的要求選擇材料。支承件的材料有鑄鐵、鋼、輕金屬和非金屬。鑄鐵：灰鑄鐵的流動(dòng)性好，具有良好的鑄造性能，容易鑄造成形狀復(fù)雜的各種構(gòu)件。同時(shí)，它的阻尼系數(shù)大，抗振性能好。但鑄造工藝必須做木模，制造周期長(zhǎng)。鑄造還容易產(chǎn)生縮孔、氣泡和砂眼等缺陷，而這些缺陷往往要在機(jī)械加工中才能發(fā)現(xiàn)，因此在設(shè)計(jì)中應(yīng)用的不太廣泛。支承件常用的鑄鐵有HT100、HT150、HT200、HT250、HT300等。鋼：支承件用鋼板或型鋼焊接成形時(shí)，常用3號(hào)或5號(hào)鋼，也可用Q235、20和25號(hào)鋼、15Mn、1

20、6Mn、20Mn、15MnTi、15MnSi等。用鋼材焊接支承件的優(yōu)點(diǎn)是：（1）不需制作木模和澆鑄，生產(chǎn)周期短，且不易出廢品。（2）質(zhì)量輕。（3）可以采用全封閉的箱形結(jié)構(gòu)，而鑄造工藝必須留出砂孔。（4）結(jié)構(gòu)有缺陷容易補(bǔ)救。輕合金：輕合金應(yīng)用于支承件較多的是鋁合金。它的密度小，有些鋁合金尚可通過強(qiáng)化處理，以提高其強(qiáng)度，使其具有良好的塑性、低溫韌性和耐熱性。對(duì)于減輕支承件的重量具有重大意義。常用的鑄鋁合金材料有ZAlSi7Mg、ZAlSi12Cu2Mgl、ZASi9Mg、ZAlZn1Si7。鋼筋混凝土：混凝土的比重是鋼的1/3，彈性模量是鋼的1/101/5，它的阻尼比鑄鐵還大。采用它作支承件可以獲

21、得良好的動(dòng)態(tài)特性。因此，對(duì)于受載荷均勻、截面積較大、抗振性要求高的支承件可以采用。升降臺(tái)的剪叉桿固定在雙孔支撐上，隨滑動(dòng)導(dǎo)軌移動(dòng)達(dá)到升降的目的。因此，該支撐是升降臺(tái)機(jī)構(gòu)中重要的零件?？紤]支撐的受力情況，選用綜合機(jī)械性能良好的Q235鋼作為支撐的材料，并且用兩端支撐提高強(qiáng)度及其穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)如圖2.3所示：圖2.3雙孔支承2.2.2支承件的靜剛度支承件的變形一般包括自身變形、局部變形和接觸變形三部分。普通車床的床身，載荷通過導(dǎo)軌面作用到床身上，使其產(chǎn)生的變形屬于自身變形；導(dǎo)軌與床身連接過渡處的變形為局部變形；兩導(dǎo)軌配合面的變形為接觸變形。局部變形和接觸變形有時(shí)還占主要地位。上述三種變形在本次設(shè)計(jì)

22、中均能出現(xiàn)，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意這三類變形的匹配，并加強(qiáng)其薄弱環(huán)節(jié)。（1）自身剛度：支承件抵抗自身變形的能力稱為支承件的自身剛度。支承件所受的載荷主要是拉壓和彎扭，其中彎扭是主要的。因此，支承件的自身剛度主要考慮的是彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。自身剛度主要取決于支承件的材料、構(gòu)造形狀、尺寸和隔板布置等。（2）局部剛度：局部變形發(fā)生在載荷集中之處。局部剛度取決于受載荷部位的構(gòu)造尺寸幾筋的配置。（3）接觸變形：為了提高固定接觸面之間的接觸剛度，應(yīng)預(yù)先施加一個(gè)載荷，使兩接觸面之間在承受外載荷之前已有一個(gè)預(yù)加壓強(qiáng)。為了使外載荷的作用不引起接觸面之間壓強(qiáng)有大的變化，所施加的載荷應(yīng)遠(yuǎn)大于外載荷。2.2.3提高支承件的

23、接觸剛度無論上活動(dòng)接觸面或是重要的固定接觸面，都必須配磨或配刮，以增加實(shí)際的接觸面積，從而提高其接觸剛度。固定結(jié)合面配合時(shí)，表面粗糙度不得大于Ra=1.6m；配刮時(shí)，每25×25mm2面積之內(nèi)，高精度機(jī)床為12點(diǎn)以上，精密機(jī)床為8點(diǎn)，普通機(jī)床為6點(diǎn)，并應(yīng)使接觸點(diǎn)均勻。一般用力矩扳手?jǐn)Q緊螺釘，在兩接觸面上施加預(yù)壓力，是接觸面件的平均壓強(qiáng)約為5MPa。在確定螺釘?shù)某叽绾头植悸葆數(shù)奈恢脮r(shí)，既要考慮施加預(yù)壓力的需要，又要注意支承件的受力情況。從抗彎強(qiáng)度考慮，在受拉一側(cè)應(yīng)布置較多一些的螺釘。從抗剛度考慮，螺釘應(yīng)均布在四周。如在連接螺栓軸線平面內(nèi)布置肋條，則可適當(dāng)提高接觸剛度。2.3導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)2

24、.3.1導(dǎo)軌的材料選擇孕育鑄鐵（TH300）：在鐵水中加入少量孕育劑硅和鋁而構(gòu)成的孕育鑄鐵，可使鑄件獲得均勻的珠光體和細(xì)片狀石墨微粒并能夠產(chǎn)生潤(rùn)滑作用，又可吸引和保持油膜，因此孕育鑄鐵的耐磨性比灰鑄鐵高，在本次設(shè)計(jì)中導(dǎo)軌以及導(dǎo)軌固定板均采用孕育鑄鐵。2.3.2導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)直線運(yùn)動(dòng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌截面形狀主要有三角形、矩形、燕尾形和圓形，并可以相互組合，一對(duì)導(dǎo)軌一凸一凹，支撐導(dǎo)軌為凸形不易積存較大的切屑，但是也不容易存留潤(rùn)滑油，因此，適用于不易防護(hù)、速度較慢的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。支撐導(dǎo)軌為凹形易存留潤(rùn)滑油，除由于進(jìn)給導(dǎo)軌外，還可以用于主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，如龍門刨床的床身導(dǎo)軌，但是必須很好的防護(hù)，以免落入切屑和灰塵

25、。本次設(shè)計(jì)采用的是T型滑動(dòng)導(dǎo)軌（如圖2.4），由于T型固定導(dǎo)軌（如圖2.5）是封閉的環(huán)型，因此要求有較高的制造精度和較高的表面粗糙度。圖2.4 T型滑動(dòng)導(dǎo)軌圖2.5 T型固定導(dǎo)軌2.3.3導(dǎo)軌的防護(hù)與潤(rùn)滑一切機(jī)器設(shè)備的潤(rùn)滑目的，都是為了減少工作面的摩擦及由此造成的能量損失、減少工作表面的磨損及發(fā)熱，提高其壽命、保持機(jī)器的工作精度及提高機(jī)器的工作效率；此外。潤(rùn)滑劑還有沖洗污物、防止表面腐蝕的功能。在機(jī)械行業(yè)中，常用的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂，另外還有水及固體潤(rùn)滑劑等供選擇?；瑒?dòng)導(dǎo)軌用潤(rùn)滑油，滾動(dòng)導(dǎo)軌則兩者都可以選用。本次設(shè)計(jì)采用滑動(dòng)導(dǎo)軌，因此采用潤(rùn)滑油。導(dǎo)軌潤(rùn)滑油的粘度根據(jù)導(dǎo)軌的工作條件和潤(rùn)滑方式

26、選擇：高速低載荷可用粘度較低的油，反之則用粘度較高的油；低載荷，中高速的中小型設(shè)備導(dǎo)軌可采用N32導(dǎo)軌油，重型設(shè)備的低速導(dǎo)軌可采用N86導(dǎo)軌油；中等載荷的中低速導(dǎo)軌可采用N46導(dǎo)軌油。潤(rùn)滑油的主要質(zhì)量指標(biāo)（1）粘度它是液體最基本的，也是最主要的物理性質(zhì)指標(biāo)。液體受外力作用移動(dòng)時(shí)，液體分子間的阻力稱為粘度。粘度一般隨溫度的升高而下降。一般是高負(fù)荷、低轉(zhuǎn)速的部位用高粘度油；反之用低粘度油。（2）粘溫特性潤(rùn)滑油的粘度隨溫度升高而降低；反之，隨溫度下降而升高。這種性能就叫粘溫特性。潤(rùn)滑油隨工作溫度的變化而引起粘度的變化越小越好。一般用粘度比和粘度指數(shù)來表示。（3）閃點(diǎn)和燃點(diǎn)潤(rùn)滑油加熱到一定溫度就開始蒸

27、發(fā)成氣體，它與周圍空氣形成混合物，同火焰接觸時(shí)，發(fā)生閃火花現(xiàn)象的最低溫度，稱為閃點(diǎn)。它是潤(rùn)滑油安全工作的一個(gè)重要指標(biāo)，它至少要高于設(shè)備工作溫度2030才能確保安全。（4）凝固點(diǎn)油品受冷后，失去其流動(dòng)性的最高溫度，稱為凝固點(diǎn)。在冬季，特別在寒冷地區(qū)，在無采暖設(shè)備條件下工作機(jī)械無論是集中循環(huán)潤(rùn)滑還是分散潤(rùn)滑，它都是一項(xiàng)重要的技術(shù)指標(biāo)。另外，還有酸性、腐蝕等指標(biāo)。本次設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)采用的是中低速導(dǎo)軌，根據(jù)上述潤(rùn)滑油的指標(biāo)，參考機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)第二版，采用N32導(dǎo)軌油。導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)如圖所示。2.3.4導(dǎo)軌的摩擦力圖2.6 T型導(dǎo)軌裝配圖由于T型固定導(dǎo)軌和T型滑動(dòng)導(dǎo)軌有多個(gè)表面相接觸，因此所受摩擦力很

28、大，影響了傳動(dòng)的效率，這一點(diǎn)也是本次設(shè)計(jì)的不足之處。為改善這一條件，在制造過程中要求導(dǎo)軌具有較高的制造精度；導(dǎo)軌所有配合均為間隙配合，且放入選定的潤(rùn)滑油來減小摩擦；保證雙孔支撐與T型固定導(dǎo)軌的聯(lián)接為普通聯(lián)接，而T型固定導(dǎo)軌和導(dǎo)軌固定板的聯(lián)結(jié)為緊固聯(lián)結(jié)。2.4液壓元件的選擇液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的基本回路包括壓力控制回路、速度控制回路、方向控制回路以及其他控制回路。下圖所示為旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)液壓系統(tǒng)的工作原理圖。其動(dòng)作如下：液壓泵使液壓油向上流動(dòng)，經(jīng)過電磁換向閥通到液壓缸。用行程控制開關(guān)限制其行程，用液控單向閥來保證升降臺(tái)在提升過程中任何位置停止，用節(jié)流閥來限制油壓。圖3.7液壓系統(tǒng)工作原理圖1.液壓泵 2.

29、溢流閥 3、11.三位四通電磁換向閥 4.10節(jié)流閥5.單向閥 6、8液壓缸 7、9.行程控制開關(guān) 2.4.1液壓泵的選擇液壓泵是液壓系統(tǒng)的動(dòng)力源，它向系統(tǒng)提供一定壓力、流量和清潔度的工作介質(zhì)，是液壓系統(tǒng)的重要組成部分。目前液壓傳動(dòng)在各種機(jī)械上的應(yīng)用越來越廣，這些應(yīng)用可分為兩類：一類是用在固定設(shè)備上的，另一類是用在行走機(jī)械上的，這兩類機(jī)械的工作條件不同，所以液壓的主要特征參數(shù)以及液壓泵的選擇也有所不同。液壓泵的類型有定量泵和變量泵之分：定量泵可分為齒輪泵、葉片泵和螺桿泵，變量泵可分為葉片式、軸向柱塞式和徑向柱塞式。1.液壓泵的類型選擇（1）依據(jù)初定的系統(tǒng)壓力選擇泵的結(jié)構(gòu)形式。一般當(dāng)工作壓力P2

30、1MPa時(shí)，選用齒輪泵和雙作用葉片泵；當(dāng)P21MPa時(shí)宜選用柱塞泵。（2）若原動(dòng)機(jī)為柴油機(jī)、汽油機(jī)，主機(jī)為行走機(jī)構(gòu)，宜選用齒輪泵、雙作用葉片泵。雙作用葉片泵因瞬時(shí)理論流量均勻而用于噪聲指標(biāo)要求教高的主機(jī)。（3）若系統(tǒng)采用節(jié)流調(diào)速回路，或可通過改變?cè)瓌?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)流量，或系統(tǒng)對(duì)速度無調(diào)節(jié)要求，可選用定量泵或手動(dòng)變量泵，此時(shí)手動(dòng)變量泵一旦調(diào)定即相當(dāng)定量泵。（4）若系統(tǒng)要求高效節(jié)能，應(yīng)選用變量泵。恒壓變量泵適用于要求恒壓源的系統(tǒng)；限壓式變量泵和恒功率變量泵適用于要求低壓大流量、高壓小流量的系統(tǒng)；電液比例變量泵適用于多級(jí)調(diào)速系統(tǒng)；負(fù)載敏感變量泵適用于要求隨機(jī)調(diào)速且功率適應(yīng)的系統(tǒng)；雙向手動(dòng)或手動(dòng)伺服變量

31、泵多用于閉式回路。（5）若液壓系統(tǒng)有多個(gè)執(zhí)行元件，各工作循環(huán)所需的流量相差很大，應(yīng)選用多泵供油，實(shí)現(xiàn)分級(jí)調(diào)節(jié)。綜上所述，本次設(shè)計(jì)選擇的液壓泵的類型為齒輪泵。齒輪泵分為內(nèi)嚙合齒輪泵和外嚙合齒輪泵。由于對(duì)泵的要求不高，因此，選擇結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單的內(nèi)嚙合齒輪泵。它的結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，質(zhì)量輕，由于兩齒輪同向異速轉(zhuǎn)動(dòng)，齒面滑動(dòng)速度小，磨損小，使用壽命長(zhǎng)；流量、壓力脈動(dòng)小，噪聲低；自吸能力強(qiáng)，允許轉(zhuǎn)速高，容積效率高。缺點(diǎn)是齒形復(fù)雜，制造精度要求高，造價(jià)稍貴。2.調(diào)壓方式的選擇（1）旁接在液壓泵出口用以控制系統(tǒng)壓力的溢流閥在進(jìn)、回油路節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)中保證系統(tǒng)壓力恒定，在其他場(chǎng)合則為安全閥，限制系統(tǒng)的最高壓力。一般

32、系統(tǒng)選用彈簧加載式溢流閥，如需要自動(dòng)控制應(yīng)選用電液比例溢流閥。（2）中低壓小型液壓系統(tǒng)為獲得二次壓力可選用減壓閥的減壓回路，高壓系統(tǒng)宜選用單獨(dú)的控制油源，以免在減壓閥處出現(xiàn)過大的能量損失。減壓閥的加載方式也可根據(jù)系統(tǒng)要求選用彈簧加載式或比例電磁鐵加載式。（3）當(dāng)系統(tǒng)中有垂直負(fù)載作用時(shí)應(yīng)采用平衡閥平衡負(fù)載，以限制負(fù)載的下降速度。由順序閥和單向閥簡(jiǎn)單組合而成的平衡閥，性能往往不夠理想，不能應(yīng)用于工程機(jī)械，如起重機(jī)、汽車吊等液壓系統(tǒng)。實(shí)際使用的平衡閥為了使執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作平穩(wěn)，還要在其各運(yùn)動(dòng)部位設(shè)置很多阻尼，選擇平衡閥的結(jié)構(gòu)等要根據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的具體要求而定。（4）為使執(zhí)行元件不工作時(shí)液壓泵在很小的輸出功率

33、下運(yùn)行，定量泵系統(tǒng)一般通過換向閥的中位或電磁溢流閥的卸載位實(shí)現(xiàn)低壓卸載；變量泵則可實(shí)現(xiàn)壓力卸載或流量卸載，流量卸載時(shí)換向閥的中位選O型等滑閥機(jī)能。需要指出的是：若換向閥為電液換向閥，采用壓力卸載時(shí)，需保證卸載壓力不低于液動(dòng)閥要求的最小控制壓力。本次設(shè)計(jì)采用第一種調(diào)壓方式，采用溢流閥來限制系統(tǒng)壓力。3.換向回路的選擇（1）對(duì)裝載機(jī)、起重機(jī)、挖掘機(jī)等工作環(huán)境惡劣的液壓系統(tǒng)，主要考慮安全可靠，一般采用手動(dòng)換向閥。由若干單聯(lián)手動(dòng)滑閥及安全溢流閥、單向閥、補(bǔ)油閥等組成的多路換向閥，因具有多種功能，其中串并聯(lián)型的各滑閥之間的動(dòng)作互鎖，各執(zhí)行元件只能實(shí)現(xiàn)單動(dòng)，因而得到廣泛應(yīng)用。（2）若液壓設(shè)備要求的自動(dòng)化程

34、度較高，應(yīng)選用電動(dòng)換向，即小流量時(shí)選電磁換向閥，大流量時(shí)選電液換向閥或二通插裝閥。需要計(jì)算機(jī)控制時(shí)選擇電液比例換向閥或電液數(shù)字閥。采用電動(dòng)時(shí)，各執(zhí)行元件之間的順序、互鎖、聯(lián)動(dòng)等要求可由電氣控制系統(tǒng)完成。（3）采用手動(dòng)雙向變量泵的換向回路，多用于起重卷揚(yáng)、車輛馬達(dá)等閉式回路。本次設(shè)計(jì)的提升部分和旋轉(zhuǎn)部分均采用電磁換向機(jī)構(gòu)。4.液壓泵的選擇計(jì)算不同類型和規(guī)格的液壓泵，其額定工作壓力也不同。選擇液壓泵的額定工作壓力時(shí)應(yīng)比設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)計(jì)算出的最大壓力大25%左右，以便留出適當(dāng)?shù)膲毫?chǔ)備，若對(duì)液壓系統(tǒng)的可靠性要求特別高，則液壓泵的額定工作壓力還可以選擇更好一些。P1= =43.708×103/（

35、2×452×3.14）=3.6MPaP2= =43.708×103/（3.14×70×20）=4.97MPaP1液壓缸推出時(shí)所受壓強(qiáng)，MPaP2液壓缸受拉時(shí)所受壓強(qiáng)，MPaS1初選液壓缸推出時(shí)的截面積，mm2S2初選液壓缸受拉時(shí)的截面積，mm2M驅(qū)動(dòng)裝置的推力，KN本次設(shè)計(jì)中液壓泵的最大工作壓力為P3P2+P=4.97+0.5=5.47MPa。 計(jì)算液壓泵的流量：Q1=v·A1=50×3.14×0.45×0.45=31.8L/minQ2=v·A2=50×3.14×0.7

36、15;0.2=21.98L/minQKQ1=1.2×31.8=38.16L/minQ液壓泵最大流量，L/minK系統(tǒng)泄漏系數(shù)，一般取K=1.11.3v升降臺(tái)的提升速度，v=5m/min確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率：P = P3·Q/=5.47×38.16/（60×0.65）=5.35KWP3液壓泵的最大工作壓力，MPaQ液壓泵最大流量，L/min齒輪泵的效率，一般取=0.60.7綜上所述，選擇內(nèi)嚙合齒輪泵，型號(hào)CB，生產(chǎn)廠家有天津機(jī)械廠、石家莊煤礦機(jī)廠、合肥液壓件廠，長(zhǎng)江液壓件廠、無錫液壓件廠等。2.4.2電動(dòng)機(jī)的選擇（1）電動(dòng)機(jī)的類型選擇對(duì)于一般生產(chǎn)機(jī)械，在滿

37、足生產(chǎn)機(jī)械要求的前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、價(jià)格便宜、維護(hù)方便的電動(dòng)機(jī)。從一般要求來看，交流電動(dòng)機(jī)優(yōu)于直流電動(dòng)機(jī)，交流異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于交流同步電動(dòng)機(jī)，鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)優(yōu)于繞線史異步電動(dòng)機(jī)。由于液壓泵通常在空載下啟動(dòng)，故對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩沒有過高要求，負(fù)荷變化比較平穩(wěn)，起動(dòng)次數(shù)不多，可以采用Y系列籠型異步電動(dòng)機(jī)。但若液壓系統(tǒng)功率較大而電網(wǎng)容量不大時(shí)，可采用繞線轉(zhuǎn)子電動(dòng)機(jī)。（2）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇額定功率相同的電動(dòng)機(jī)如果轉(zhuǎn)速高，減速結(jié)構(gòu)便復(fù)雜，但體積小，重量輕，價(jià)格低，如果轉(zhuǎn)速低，則減速機(jī)構(gòu)尺寸大并且價(jià)格高。而另一方面，電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速不得低于500r/min。所以選擇電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)速要根據(jù)生

38、產(chǎn)機(jī)械所需的轉(zhuǎn)速以及減速機(jī)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)要求具體情況綜合考慮。本次設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)與液壓泵的轉(zhuǎn)速相適應(yīng)。電動(dòng)機(jī)與液壓泵之間通常采用聯(lián)軸器連接，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)在液壓泵的最佳轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。液壓泵的轉(zhuǎn)速過高或過低，都會(huì)使液壓泵的效率下降。另外，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)要求的流量和電動(dòng)機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速來選擇液壓泵的排量。（3）電動(dòng)機(jī)的功率選擇電動(dòng)機(jī)的功率要考慮兩個(gè)因素:一是電機(jī)的發(fā)熱和升溫，二是對(duì)于交流電機(jī)要考慮啟動(dòng)工作機(jī)械的最大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)液壓泵在額定壓力和流量下工作時(shí)，可按照液壓泵產(chǎn)品樣本中的液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率，來選擇電動(dòng)機(jī)的功率。若液壓泵在其它壓力和流量下工作，電動(dòng)機(jī)的功率可由公式N=Pq/算出，并選擇合適的電

39、動(dòng)機(jī)。如果液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率變化較大，則應(yīng)分別算出各階段所需功率，在算出平均功率，然后確定液壓泵的驅(qū)動(dòng)功率。由于電動(dòng)機(jī)可以在短時(shí)間內(nèi)超負(fù)荷運(yùn)行，所以電動(dòng)機(jī)的功率只要比上述計(jì)算出的平均功率大，且其中最大功率不大于電動(dòng)機(jī)額定功率的1.3倍即可。電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)有開啟式、防護(hù)式、封閉式和防暴式等，由于旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)的電機(jī)暴露在外面，根據(jù)液壓泵的功率為5.35KW，因此選擇閉式Y(jié)132M4型異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為7.5KW，同步轉(zhuǎn)速1500r/min。2.4.3提升機(jī)構(gòu)液壓缸的選擇液壓缸作為液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，以直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)擺動(dòng)的形式，將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能輸出。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，用來實(shí)現(xiàn)直線往

40、復(fù)運(yùn)動(dòng)尤其方便，其應(yīng)用范圍廣泛。液壓缸的分類表2.1所示：本次設(shè)計(jì)選用的是工程液壓缸，它屬于雙作用單活塞桿液壓缸，安裝方式多采用耳環(huán)型，按缸蓋與鋼筒的聯(lián)接方式，可分為外螺紋聯(lián)接式，內(nèi)卡鍵聯(lián)接式及法蘭聯(lián)接式三種。工程液壓缸主要用于工程機(jī)械，重型機(jī)械，起重運(yùn)輸機(jī)械及礦山機(jī)械的液壓系統(tǒng)。根據(jù)剪叉桿受力分析及安全考慮，查液壓氣動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)表313，根據(jù)液壓缸的最大行程、所受的推力和拉力來判斷，決定選用缸徑為AL=90mm，活塞桿直徑MM（mm）=50mm，推力101.79KN，拉力70.37KN，最大行程S=2000mm，在計(jì)算液壓泵時(shí)的初選是合格的。參考生產(chǎn)廠：長(zhǎng)江液壓件廠，長(zhǎng)江液壓件二廠，武漢液

41、壓件廠，南京液壓件廠，重慶液壓件廠，天津液壓件廠等。表2.1液壓缸的分類類 型符 號(hào)計(jì)算公式說 明單作用液壓缸單作用液壓缸 活塞式液壓缸v=4Qcv/D2F=D2 pcm/4v液壓缸輸出速度m/sF液壓缸輸出力ND活塞直徑mQ輸入液壓缸的流量m3/sp工作壓力Pacv液壓缸容積效率cm液壓缸機(jī)械效率活塞僅能單向運(yùn)動(dòng)，其反向運(yùn)動(dòng)靠外力或彈簧來完成柱塞式液壓缸v=4Qcv/D2F=D2 pcm/4D柱塞直徑m同上。行程一般較活塞式液壓缸大伸 縮式 套筒 液壓 缸vj=4Qcv/Dj2Fj=D2j pcm/4vj第j個(gè)活塞運(yùn)動(dòng)速度m/sFj第j個(gè)活塞的推力NDj第j個(gè)活塞的直徑mj=1，2，3n有多

42、個(gè)依次運(yùn)動(dòng)的活塞，各活塞逐次運(yùn)動(dòng)時(shí)，其輸出速度和輸出力是不同的雙作用液壓缸 雙作用液壓缸單活塞桿無緩沖式v1=4Qcv/D2F=D2 pcm/4v2=4Qcv/（D2d2）F2=（D2d2）pcm/4d活塞桿直徑m注：腳標(biāo)1用于正向運(yùn)動(dòng)， 腳標(biāo)2用于反向運(yùn)動(dòng)活塞雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推、拉力。活塞運(yùn)動(dòng)終了時(shí)不減速不可調(diào)緩沖式活塞雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推、拉力?；钊麊蜗蚧螂p向行程終了時(shí)減速制動(dòng)，減速值可調(diào)緩沖式活塞雙向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生推、拉力?；钊麊蜗蚧螂p行程終了時(shí)減速制動(dòng)，減速值可調(diào)節(jié)差動(dòng)式v1=4Qcv/D2F1=D2 pcm/4v2=4Qcv/（D2d2）F2=（D2d2）pcm/4v3=4Qcv/d2F3=d2 p

43、cm/4注：腳標(biāo)3用于差動(dòng)連接活塞兩端面積差較大，使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度及力差值較大雙活塞桿雙活塞桿等速等行程式v=4Qcv/（D2d2）F=（D2d2）pcm/4活塞兩端的活塞桿直徑相同，活塞正反向運(yùn)動(dòng)速度和推力相等雙向式v1=2Qcv/D2F1=D2 pcm/4v2=2Qcv/（D2d2）F2=（D2d2）pcm/4兩活塞同時(shí)向相反方向運(yùn)動(dòng)，其輸出速度和力相等伸縮式套筒液壓缸v1j=4Qcv/D2jF1j=D2j pcm/4v2j=4Qcv/（D2jd2j）F2j=（D2jd2j）pcm/4有多個(gè)依次動(dòng)作的活塞，活塞可雙向運(yùn)動(dòng)組合式液壓缸串聯(lián)式v1=Qcv/（A11A21）F1=（A11A

44、21）pcmV2=Qcv/（A12A22）F2=（A12A22）pcm當(dāng)液壓缸直徑受到限制而長(zhǎng)度不受限制時(shí)，用以獲得較大的推力增壓式pB=i pAi增壓比i=AA/AB多位式活塞可有三個(gè)位置液壓缸的行程校核T型導(dǎo)軌的有效滑移距離為1200mm，液壓缸的行程S=2000mm，所以上升的空間h=1600mm，而本次設(shè)計(jì)采用的是三層剪叉桿結(jié)構(gòu)，因此實(shí)際的提升高度H為48000mm，即4.8m，在加上液壓推桿的長(zhǎng)度,大于題目所要求的4.5m，滿足設(shè)計(jì)的要求。行程的控制采用一個(gè)行程控制開關(guān)來限制其提升的極限高度，而液壓缸本身具有自鎖的能力，可以在上升過程中的任何位置停留。2.4.4液壓推桿的設(shè)計(jì)本機(jī)構(gòu)的

45、升降部分依靠液壓為原動(dòng)力，采用此種設(shè)計(jì)不僅使升降臺(tái)的結(jié)構(gòu)緊湊，而且會(huì)增加升降臺(tái)剪叉桿架結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。液壓推桿主要采用鑄造元件，焊接在內(nèi)側(cè)剪叉桿上，焊接時(shí)和桿保持一定的角度，這樣可以防止升降臺(tái)剪叉桿收平時(shí)對(duì)機(jī)構(gòu)的自鎖現(xiàn)象，同時(shí)有利于升降臺(tái)平穩(wěn)升降，選擇可焊性好的材料，參考機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)第二版，選擇材料為ZG270500，這種材料具有教高的強(qiáng)度和較好的塑性，鑄造性良好，用于各種形狀的機(jī)件，如飛輪、機(jī)架、蒸汽錘、聯(lián)軸器、水壓機(jī)工作缸、橫梁等。圖2.8液壓推桿2.4.5液壓元件的連接方式1.液壓裝置的總體布局液壓裝置的總體布置可分為集中式和分散式兩種。集中式布置是將液壓系統(tǒng)的油源、控制及調(diào)節(jié)裝置置于

46、主機(jī)之外，構(gòu)成獨(dú)立的液壓站。這種布置方式主要用于固定式液壓設(shè)備，如機(jī)床及自動(dòng)線液壓系統(tǒng)，冶金設(shè)備液壓系統(tǒng)等。其主要優(yōu)點(diǎn)是裝配、維修方便，從根本上消除了動(dòng)力源的振動(dòng)和油溫對(duì)主機(jī)的影響。缺點(diǎn)是單獨(dú)設(shè)置液壓站，占地面積大。有強(qiáng)烈熱源和煙塵污染嚴(yán)重的冶金設(shè)備，常將液壓站置于地下。分散式布置是將液壓系統(tǒng)的液壓泵、控制調(diào)節(jié)裝置等分別布置在設(shè)備的適當(dāng)位置上。這種布置方式主要適用于移動(dòng)式液壓設(shè)備（如工程機(jī)械上），一些機(jī)床液壓系統(tǒng)也有采用分散式布置的。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。缺點(diǎn)是安裝維護(hù)比較復(fù)雜。對(duì)于機(jī)床來說，動(dòng)力源的振動(dòng)及油溫對(duì)主機(jī)的精度有影響。本次設(shè)計(jì)考慮到旋轉(zhuǎn)式升降臺(tái)經(jīng)常使用于各個(gè)地點(diǎn)，故采用分散式

47、的布局。2.液壓元件的連接在一個(gè)液壓系統(tǒng)中有許多液壓元件，這些元件可以用不同的方式連接，不同的連接方式對(duì)系統(tǒng)的性能使用及維護(hù)均由很大影響。液壓元件的連接方式可分為管式連接，板式連接和集成連接三種，綜合考慮比較三種方式，由于液壓元件升降臺(tái)液壓系統(tǒng)簡(jiǎn)單采用管式連接，維護(hù)方便成本低廉，適用于此設(shè)備。管式連接是液壓系統(tǒng)最早采用的一種連接方式，它是用于管子將各元件連接起來，組成所要求的系統(tǒng)。這種有管連接方式只能用于較簡(jiǎn)單的系統(tǒng)。因?yàn)榧词共惶珡?fù)雜的系統(tǒng)也要有很多管子和管接頭，上下交叉，縱橫交錯(cuò)，布置很不方便，安裝維修困難，占地空間大，壓力損失大，容易漏油、混入空氣以及產(chǎn)生振動(dòng)等不良現(xiàn)象。管式連接多用于移動(dòng)

48、式機(jī)械中。板式連接是液壓元件用螺釘連接在閥板上，閥板內(nèi)加工出油道，實(shí)現(xiàn)各元件之間所要求的聯(lián)接。板式連接屬于無管連接，多用于不太復(fù)雜的固定式機(jī)械中。按照閥板內(nèi)油道加工方式的不同，可分為兩種結(jié)構(gòu)形式：（1）粘合式閥板：閥板由底板和面板組成。在面板上鉆出通道孔，并銑出通油溝槽，用粘合劑將底板和面板粘合在一起，并用螺釘緊固，成為一個(gè)完整的封閉體。面板上的通道孔分別對(duì)應(yīng)于各個(gè)液壓元件上相應(yīng)的油口，而各元件之間油液的 流動(dòng)則經(jīng)過面板上銑出的溝槽。這種結(jié)構(gòu)的閥板制造方便，但當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生壓力沖擊時(shí)，粘合劑會(huì)失效，造成油路串腔，使系統(tǒng)不能正常工作。（2）整體式閥板：整體式閥板上的油路，是在整塊板上鉆出或用精密鑄造

49、出的。這種結(jié)構(gòu)的閥板比粘合式閥板可靠性好，應(yīng)用較多。但工藝性較差，特別是深孔的加工較難。當(dāng)連接元件較多時(shí)，各孔的位置不易布置。當(dāng)機(jī)器的動(dòng)作較復(fù)雜時(shí)，元件數(shù)量增加。閥板的尺寸會(huì)很大，致使有些孔道深到無法加工。另外，閥板是根據(jù)預(yù)先確定的動(dòng)作要求設(shè)計(jì)的，因此不能更改回路或增加元件，而設(shè)計(jì)或加工的差錯(cuò)也會(huì)使整塊閥板報(bào)廢。集成式連接是由標(biāo)準(zhǔn)液壓元件或?qū)Ｓ?、通用的輔助元件，按設(shè)計(jì)要求用螺栓連接組合成的一個(gè)系統(tǒng)。應(yīng)用較多的有集成塊、疊加閥、錐閥和插裝閥等。集成化連接結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，可以很容易地增減元件，油路直接做在閥體或連接塊上，屬于管連接，壓力損失小。在一些工程機(jī)械及拖拉機(jī)等行走機(jī)械的液壓系統(tǒng)中，為了

50、減輕重量，常將大部分控制元件與液壓泵集成在一起?？刂圃嗖捎脤ｉT設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)，也有將全部控制元件與泵和馬達(dá)集成在一起的。本次設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，因此采用管式連接。3.管路的種類及材料管路是液壓系統(tǒng)中液壓元件之間傳遞工作介質(zhì)的各種油管的總稱。管接頭連接油管與油管或油管與元件之間的連接。為保證液壓系統(tǒng)工作可靠，管路及管接頭應(yīng)有足夠的強(qiáng)度，良好的密封，其壓力損失要小，拆裝要方便。管路按其在液壓系統(tǒng)中的作用可以分為：主管路：包括吸油管路、壓油管路和回油管路，用來實(shí)現(xiàn)壓力能的傳遞。泄油管路：將液壓元件泄漏的油液導(dǎo)入回油管或油箱?？刂乒苈罚河脕韺?shí)現(xiàn)液壓元件的控制或調(diào)節(jié)以及與檢測(cè)儀表連接的管路。旁通管路

51、：將通入壓油管路的部分或全部壓力油直接引回油箱的管路。液壓系統(tǒng)的常用管路有鋼管、銅管、膠管、尼龍管及塑料管等。本設(shè)計(jì)選用尼龍管，這種管是一種很有發(fā)展前途的非金屬油管，可用于低壓系統(tǒng)，它的壓力可達(dá)8MPa。3旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)3.1軸的設(shè)計(jì)3.1.1軸的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則軸是機(jī)器中的重要零件之一，用來支持旋轉(zhuǎn)的機(jī)械零件。根據(jù)承受載荷的不同，軸可以分為轉(zhuǎn)軸、傳動(dòng)軸和心軸三種。轉(zhuǎn)軸既傳遞轉(zhuǎn)矩又承受彎矩，傳動(dòng)軸只傳遞轉(zhuǎn)矩而不承受彎矩或彎矩很小，心軸則只承受彎矩而不傳遞轉(zhuǎn)矩。軸的設(shè)計(jì)主要解決互相聯(lián)系的兩個(gè)方面的問題：（1）設(shè)計(jì)計(jì)算：為了保證軸具有足夠的承載能力，要根據(jù)軸的工作要求對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算，有些軸還要進(jìn)行剛度或

52、振動(dòng)計(jì)算。（2）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：根據(jù)軸上零件裝拆、定位和加工等結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，確定出軸的形狀和各部分尺寸。軸的設(shè)計(jì)分為三步進(jìn)行：第一，初定軸徑；第二，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，畫草圖，確定軸的尺寸，得到軸的跨距和力的作用點(diǎn)；第三，強(qiáng)度計(jì)算，作出彎矩圖，校核危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度。3.1.2軸的材料軸的材料常采用碳素鋼和合金鋼。碳素鋼比合金鋼價(jià)格低廉，并且對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較小，所以應(yīng)用廣泛。常用的優(yōu)質(zhì)碳素鋼有30、40、45和50號(hào)鋼，具有較高的綜合力學(xué)性能，其中以45號(hào)鋼用的最為廣泛。為保證其力學(xué)性能，通常進(jìn)行正火或調(diào)制處理。一般不重要或受力較小的軸，則可以采用Q235、Q275等碳素結(jié)構(gòu)鋼。合金鋼具有較高的力學(xué)性能，淬透

53、性也較好，但價(jià)格較貴，多用于有特殊要求的軸。合金鋼對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較高，因此設(shè)計(jì)合金鋼軸時(shí)，更應(yīng)從結(jié)構(gòu)上避免或減小應(yīng)力集中，并減小其表面粗糙度。另外，碳鋼和合金鋼彈性模量相差不多，不能靠選合金鋼來提高軸的剛度。常用的合金鋼有20Cr、40Cr、35SiMn和35CrMo等。軸的毛坯一般用圓鋼或鍛件。對(duì)于形狀復(fù)雜的軸有時(shí)也可采用鑄鋼或球墨鑄鐵，軸的鑄造毛坯易于得到合理的形狀。下表列出了軸的常用材料及其主要機(jī)械性能：表3.1 軸的常用材料及其主要機(jī)械性能材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑/mm硬度/HBS抗拉強(qiáng)度極限B屈服極限S彎曲疲勞極限-1扭轉(zhuǎn)疲勞極限-1Q23544024020010545正火正火、回

54、火正火、回火調(diào)質(zhì)2510010030020024017021716221721725560060058065036030029036026027527030015014013515540Cr調(diào)質(zhì)10024126675055035020035SiMn42SiMn調(diào)質(zhì)10022928680052040020535CrMo調(diào)質(zhì)10020726975055039020035SiMnMo調(diào)質(zhì)1001302172697005503359520Cr滲碳淬火回火1530100表面5060HRC8506506505504004003752892802151801603.1.3軸的設(shè)計(jì)在本次設(shè)計(jì)中采用的是實(shí)心軸，由于該軸只傳遞轉(zhuǎn)矩，因此屬于傳動(dòng)軸。由于軸受到很大軸向力，決定采用45號(hào)鋼正火、回火處理。軸的結(jié)構(gòu)應(yīng)該是盡量減小應(yīng)力集中，并且有良好的工藝性，方便安裝和拆卸。該軸主要承受的是剪切力，而彎曲力可忽略，因此設(shè)計(jì)時(shí)將軸徑設(shè)計(jì)的大一些，這樣不但保證了軸的強(qiáng)度，而且有利于平臺(tái)旋轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性。軸的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3.1所示：1.軸的強(qiáng)度計(jì)算由于軸只受到轉(zhuǎn)矩，因此強(qiáng)度條件滿足 即可。初定直徑為148mm， = T/W =9.55